一種雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，電機(jī)為三層結(jié)構(gòu)，中間層為次級(jí)，內(nèi)層和外層均為初級(jí)，繞組也相應(yīng)的分為內(nèi)層和外層。單層初級(jí)繞組采用60o相帶和120o相帶復(fù)合相帶的連接方式，根據(jù)極槽數(shù)的不同形成多個(gè)沿軸向相間分布的繞組區(qū)域。內(nèi)外層繞組串聯(lián)后工作，內(nèi)、外層對(duì)應(yīng)區(qū)域的繞組相帶可以相同或者不同。這種繞組結(jié)構(gòu)綜合了60o相帶和120o相帶兩種繞組結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在保證推力密度的同時(shí)，降低電樞反應(yīng)以有效提高電機(jī)的負(fù)載范圍，同時(shí)該繞組布置有利于減小端部效應(yīng)導(dǎo)致的三相電感不平衡現(xiàn)象。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種直線(xiàn)電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)，具體涉及一種雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)的繞組相帶技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]相較于旋轉(zhuǎn)電機(jī)系統(tǒng)，直接驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)化了中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)性能好，控制精度高，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此在高精密加工裝備、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域的各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]而在各種直線(xiàn)電機(jī)拓?fù)渲校瑘A筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)除了具有平板型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)高推力密度、高功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，還兼具有圓環(huán)形繞組利用率高、無(wú)橫向端部效應(yīng)、不存在單邊磁拉力、有利于隔磁防護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]對(duì)圓筒型直線(xiàn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，要使得電機(jī)輸出更大的推力，通常需要提高繞組利用率和增大氣隙外徑，而此時(shí)電機(jī)內(nèi)徑也相應(yīng)增大，在內(nèi)圓形成較大的中空，該中空部分如不合理利用，將造成體積上的浪費(fèi)。另外，對(duì)于大推力直線(xiàn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，除了需要具備較好的推力特性，也應(yīng)該具有較寬的負(fù)載范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，這種繞組結(jié)構(gòu)綜合了60°相帶和120°相帶兩種繞組結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在保證推力密度的同時(shí)，提高繞組的利用率和電機(jī)的負(fù)載范圍。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，所述電機(jī)包括外層初級(jí)、中間層次級(jí)和內(nèi)層初級(jí)，外層初級(jí)與中間層次級(jí)之間具有氣隙，中間層次級(jí)與內(nèi)層初級(jí)之間具有氣隙，所述外層初級(jí)與內(nèi)層初級(jí)的結(jié)構(gòu)相同，均包括初級(jí)軛、初級(jí)齒和繞組，初級(jí)齒和繞組沿軸向交替排列在初級(jí)軛的內(nèi)壁，所述中間層次級(jí)包括永磁體和圓環(huán)狀導(dǎo)磁鐵芯，永磁體和圓環(huán)狀導(dǎo)磁鐵芯沿軸向交替排列，相鄰兩個(gè)永磁體的極性相反;所述外層繞組和內(nèi)層繞組均采用60°相帶和120°相帶復(fù)合相帶進(jìn)行連接。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述外層、內(nèi)層對(duì)應(yīng)區(qū)域的繞組相帶不同，外層繞組120°相帶對(duì)應(yīng)內(nèi)層繞組60°相帶，外層繞組60°相帶對(duì)應(yīng)內(nèi)層繞組120°相帶。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述外層、內(nèi)層對(duì)應(yīng)區(qū)域的繞組相帶相同，外層繞組120°相帶對(duì)應(yīng)內(nèi)層繞組120°相帶，外層繞組60°相帶對(duì)應(yīng)內(nèi)層繞組60°相帶，且外層繞組線(xiàn)圈繞制方向與內(nèi)層繞組線(xiàn)圈繞制方向相反。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述外層繞組120°相帶與60°相帶之間通過(guò)非導(dǎo)磁材料連接。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述外層初級(jí)與內(nèi)層初級(jí)軸向有效長(zhǎng)度相同，且外層初級(jí)的槽寬等于內(nèi)層初級(jí)的槽寬，外層初級(jí)的齒寬等于內(nèi)層初級(jí)的齒寬。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，初級(jí)槽數(shù)與次級(jí)極數(shù)的最小公約數(shù)大于2。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明通過(guò)單套繞組實(shí)現(xiàn)繞組復(fù)合相帶分布，綜合了兩種相帶繞組結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，提高了繞組利用率，在保證推力密度的同時(shí)，降低電樞反應(yīng)以提高電機(jī)的負(fù)載范圍，同時(shí)該繞組布置有利于減小端部效應(yīng)導(dǎo)致的三相電感不平衡現(xiàn)象，從而有利于減小推力波動(dòng)。
[0013]2、本發(fā)明采用雙電樞結(jié)構(gòu)，初、次級(jí)之間形成了雙層氣隙，有效增大了氣隙面積和繞組長(zhǎng)度，同時(shí)永磁體采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，提高了電機(jī)的體積利用率和繞組利用率，使得電機(jī)具有更大的推力體積比。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是多電樞結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]其中，1.1-外層初級(jí)軛，1.2-外層初級(jí)齒，1.3-內(nèi)層初級(jí)齒，1.4_內(nèi)層初級(jí)軛，2.1_永磁體，2.2-圓環(huán)狀導(dǎo)磁鐵芯，3.1-外層繞組，3.2-內(nèi)層繞組，4-非導(dǎo)磁軸，Z-軸向，R-縱向。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021]如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，電機(jī)包括外層、中間層、內(nèi)層共三層結(jié)構(gòu)，其中外層和內(nèi)層為電機(jī)的初級(jí)，中間層為電機(jī)的次級(jí)，外層初級(jí)與中間層之間形成外層氣隙，內(nèi)層初級(jí)與中間層之間形成內(nèi)層氣隙。根據(jù)應(yīng)用需求，可以將初級(jí)用作定子，次級(jí)用作動(dòng)子，也可以將初級(jí)用作動(dòng)子，次級(jí)用作定子。
[0022]初級(jí)分為兩層，外層初級(jí)和內(nèi)層初級(jí)軸向長(zhǎng)度相同，外層槽寬與內(nèi)層槽寬相同，夕卜層齒寬與內(nèi)層齒寬也是相同的。繞組也分為外層繞組3.1和內(nèi)層繞組3.2，分布方式是集中繞組，每個(gè)初級(jí)槽內(nèi)放置一個(gè)餅狀繞組線(xiàn)圈。單層初級(jí)繞組采用60°相帶和120°相帶復(fù)合相帶的連接方式，沿軸向分為兩個(gè)繞組模塊。內(nèi)外層繞組串聯(lián)后工作，對(duì)應(yīng)模塊的繞組相帶不同。
[0023]外層初級(jí)包括圓筒狀導(dǎo)磁鐵芯構(gòu)成的初級(jí)軛1.1、圓環(huán)狀導(dǎo)磁鐵芯構(gòu)成的初級(jí)齒
1.2和餅狀繞組3.1，其中，齒1.2和繞組3.1沿軸線(xiàn)依次間隔排列在外層軛內(nèi)壁；內(nèi)層初級(jí)同樣包括初級(jí)軛1.4、初級(jí)齒1.3和繞組3.2，其中，齒1.3和繞組3.2的排列方式與外層相同，初級(jí)軛1.4嵌套在圓筒狀非導(dǎo)磁軸4上。圓筒型或者圓環(huán)形導(dǎo)磁鐵芯可以采用硅鋼片軸向疊置而成，硅鋼片沿軸向開(kāi)數(shù)個(gè)淺槽，以進(jìn)一步減小鐵芯損耗。
[0024]次級(jí)為中間層，包括永磁體2.1和鐵芯2.2。圓環(huán)狀永磁體2.1與圓環(huán)狀導(dǎo)磁鐵芯
2.2沿軸向間隔排列，相鄰兩塊永磁體極性相反，按照N、S、N、S....的順序排列。永磁體充磁方向是軸向，產(chǎn)生的磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)圓環(huán)狀導(dǎo)體鐵芯、初級(jí)鐵芯后形成閉合回路，因此外層初級(jí)與內(nèi)層初級(jí)的磁路是并聯(lián)的。
[0025]內(nèi)層初級(jí)內(nèi)部為筒狀軸，材料為非導(dǎo)磁材料，可以減小漏磁和內(nèi)部磁阻力，簡(jiǎn)化安裝工藝，增強(qiáng)電機(jī)穩(wěn)定性。
[0026]本實(shí)施例還可以根據(jù)槽極數(shù)的不同，擴(kuò)展為單層繞組沿軸向形成多個(gè)(Λ個(gè)模塊，#為大于等于2的整數(shù))相間分布的模塊。
[0027]如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別在于，電機(jī)采用兩個(gè)單元電機(jī)，單元電機(jī)之間通過(guò)非導(dǎo)磁材料連接。每個(gè)單元電機(jī)的繞組分別采用單獨(dú)的分布相帶。采用該結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步減小端部效應(yīng)導(dǎo)致的三相電感不平衡現(xiàn)象，從而有利于提高電機(jī)的而推力性能。
[0028]如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例三與實(shí)施例一的區(qū)別在于，內(nèi)、外層對(duì)應(yīng)區(qū)域的繞組相帶相同，對(duì)應(yīng)槽內(nèi)的繞組線(xiàn)圈繞制方向相反，形成一種互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步減小漏磁，從而提高電機(jī)的推力密度。
[0029]如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例四與實(shí)施例三的區(qū)別在于，電機(jī)采用兩個(gè)單元電機(jī)，單元電機(jī)之間通過(guò)非導(dǎo)磁材料連接。每個(gè)單元電機(jī)的繞組分別采用單獨(dú)的分布相帶。采用該結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步減小端部效應(yīng)導(dǎo)致的三相電感不平衡現(xiàn)象，從而有利于提高電機(jī)的而推力性能。
[0030]如圖5所示，電機(jī)還可以采取多電樞(大于二)結(jié)構(gòu)，單層繞組單獨(dú)采取復(fù)合相帶的繞組方式。
[0031]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，所述電機(jī)包括外層初級(jí)、中間層次級(jí)和內(nèi)層初級(jí)，外層初級(jí)與中間層次級(jí)之間具有氣隙，中間層次級(jí)與內(nèi)層初級(jí)之間具有氣隙，所述外層初級(jí)與內(nèi)層初級(jí)的結(jié)構(gòu)相同，均包括初級(jí)軛、初級(jí)齒和繞組，初級(jí)齒和繞組沿軸向交替排列在初級(jí)軛的內(nèi)壁，所述中間層次級(jí)包括永磁體和圓環(huán)狀導(dǎo)磁鐵芯，永磁體和圓環(huán)狀導(dǎo)磁鐵芯沿軸向交替排列，相鄰兩個(gè)永磁體的極性相反;其特征在于，所述外層繞組和內(nèi)層繞組均采用60°相帶和120°相帶復(fù)合相帶進(jìn)行連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層、內(nèi)層對(duì)應(yīng)區(qū)域的繞組相帶不同，外層繞組120°相帶對(duì)應(yīng)內(nèi)層繞組60°相帶，外層繞組60°相帶對(duì)應(yīng)內(nèi)層繞組120°相帶。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層、內(nèi)層對(duì)應(yīng)區(qū)域的繞組相帶相同，外層繞組120°相帶對(duì)應(yīng)內(nèi)層繞組120°相帶，外層繞組60°相帶對(duì)應(yīng)內(nèi)層繞組60°相帶，且外層繞組線(xiàn)圈繞制方向與內(nèi)層繞組線(xiàn)圈繞制方向相反。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層繞組120°相帶與60°相帶之間通過(guò)非導(dǎo)磁材料連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外層初級(jí)與內(nèi)層初級(jí)軸向有效長(zhǎng)度相同，且外層初級(jí)的槽寬等于內(nèi)層初級(jí)的槽寬，外層初級(jí)的齒寬等于內(nèi)層初級(jí)的齒寬。6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述雙電樞圓筒型永磁同步直線(xiàn)電機(jī)的復(fù)合相帶繞組結(jié)構(gòu)，其特征在于，初級(jí)槽數(shù)與次級(jí)極數(shù)的最小公約數(shù)大于2。
【文檔編號(hào)】H02K41/03GK105915018SQ201610341025
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】譚強(qiáng), 黃旭珍, 李靜, 錢(qián)振宇
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)